Структурно-динамический подход при классификации экосистем разной степени дренированности окрестности реки Неляко-Собетъяхатарка
|
ВВЕДЕНИЕ 4
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6
1.1. Физико–географическое положение центральной части Тазовского полуострова 6
1.2. Климатические особенности района 6
1.3. История геологического развития и четвертичная геология района исследования 7
1.4. Многолетнемёрзлые и мерзлотные явления 8
1.5. Основные типы почв территории центральной части Тазовского полуострова 10
1.6. Общие закономерности пространственного распределения растительности 12
1.7. Фитоэкологическое картографирование 14
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 16
2.1. Объекты исследования. 16
Модельный участок 1. 17
Модельный участок 2. 18
Модельный участок 3. 19
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 20
3.1. Крупномасштабное картографирование как метод детального изучения структуры растительного покрова 20
3.2. Дешифрирование аэрофотоснимков. 21
3.3. Последовательность операций дешифрирования аэрофотоснимка с целью составления прекарты. 25
3.4. Почвенные исследования 26
4. РЕЗУЛЬТАТЫ 27
4.1. Результаты физико-химических исследований. 27
4.2. Дешифрирование аэрофотоснимков и составление карт. 33
4.3. Карты почвенно-растительного покрова 34
4.3.1. Модельный участок 1 34
4.3.2. Модельный участок 2 36
4.3.3. Модельный участок 3 39
5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ 42
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: 44
ПРИЛОЖЕНИЯ. 46
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6
1.1. Физико–географическое положение центральной части Тазовского полуострова 6
1.2. Климатические особенности района 6
1.3. История геологического развития и четвертичная геология района исследования 7
1.4. Многолетнемёрзлые и мерзлотные явления 8
1.5. Основные типы почв территории центральной части Тазовского полуострова 10
1.6. Общие закономерности пространственного распределения растительности 12
1.7. Фитоэкологическое картографирование 14
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 16
2.1. Объекты исследования. 16
Модельный участок 1. 17
Модельный участок 2. 18
Модельный участок 3. 19
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 20
3.1. Крупномасштабное картографирование как метод детального изучения структуры растительного покрова 20
3.2. Дешифрирование аэрофотоснимков. 21
3.3. Последовательность операций дешифрирования аэрофотоснимка с целью составления прекарты. 25
3.4. Почвенные исследования 26
4. РЕЗУЛЬТАТЫ 27
4.1. Результаты физико-химических исследований. 27
4.2. Дешифрирование аэрофотоснимков и составление карт. 33
4.3. Карты почвенно-растительного покрова 34
4.3.1. Модельный участок 1 34
4.3.2. Модельный участок 2 36
4.3.3. Модельный участок 3 39
5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ 42
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: 44
ПРИЛОЖЕНИЯ. 46
Исследуемая территория находится в центральной части Тазовского полуострова, относится к зоне южных кустарничковых тундр. Растительный пoкров - вaжнейший компонент природной среды, кoторый в условиях тундры играет особую средообразующую роль. Ведущими экологическими факторами являются формы рельефа, температурный режим, льдистость грунтов, сезонно-талый слой. Структура растительного покрова является индикатором и почвенно-грунтовых разностей.
При этом, высокая степень неоднородности микро- и нанорельефа связана с криогенезом. Неоднородность почвенного покрова так же связана с дифференциацией мерзлотных форм рельефа. Криогенные условия создают особую среду обитания растений, поэтому все тундровые ландшафты характеризуются специфическим составом растительности и своеобразием её пространственного распространения.
Почвенно-растительный покров на данной территории представлен контрастными структурами: однородными и разнородными. Для территорий, где преобладает один или ограниченное количество экологических признаков, наблюдается очень большая пространственная мозаичность как почвенно-растительного покрова, так и экологических факторов. При составлении легенд к картам крупного масштаба тундровых территорий следует использовать классификацию, позволяющую отразить мозаичность, его гомогенные и гетерогенные особенности.
Вместе с тем почвенно-растительный покров тундры отличается комплексностью. Площадь почв, формирующихся в зоне вечной мерзлоты на территории России, составляет 63,5% , что определяет необходимость их последовательного и детального изучения. Мерзлота оказывает влияние на процессы обмена и перемещения вещества и энергии в почвах. Почвенный покров на данной территории образуется в результате совмещения специфических элементарных и частных почвенных физических, химических и биологических процессов, т.е.педокриогенеза. Характеризуя почвообразование в холодных гумидных областях, В.О. Таргульян отмечает: "Промерзание и мерзлое состояние почв оказывают существенное влияние на почвообразование, сильно замедляя или значительно видоизменяя химические и биохимические процессы превращения и миграции веществ и значительно сокращая активный период почвообразования". Влияние многолетней и длительной сезонной мерзлоты на свойства и режимы почв столь велико, что О.В. Макеев возводит ее в ранг субфактора почвообразования, в котором сочетаются климатические (отрицательные температуры почвенного профиля) и породные (цементация породы льдом) особенности. Не менее важным является изучение криогенных почв как в связи со значительным увеличением на них антропогенной нагрузки, так и в связи с проблемой глобальных климатических изменений.
Актуальность данной работы заключается, во-первых, с научной точки зрения изучение разнообразия структур экосистем и их динамических особенностей представляет интерес как реликтовых образований со сложным генезисом. Во-вторых, практическая значимость заключается в возможности использования данных для проектных работ в разделы проекта ОВОС (оценка воздействия на окружающую среду), выявлении территорий под песчаные и торфяные карьеры, необходимые для строительных и рекультивационных работ.
Целью работы является выявить пространственные закономерности почвенно-растительного покрова окрестности реки Нёляко-Собетъяхатарка и провести их классификацию используя структурно-динамический подход.
Для достижения данной цели решались следующие задачи:
1. Подобрать материал дистанционного зондирования, топографическую основу, фондовый материал на исследуемую территорию;
2. Выбрать модельные участки, характеризующие пространственное распределение почвенно-растительного покрова окрестности реки Неляко-Собетъяхатарка;
3. Найти дешифровочные признаки растительного покрова и составить прекарту;
4. Описать типы выделов дешифровочных признаков, используя полевой материал по изучению почвенно-растительного покрова;
5. Провести аналитическое исследование физико-химического состава почв;
6. Разработать легенды к почвенно-растительным крупномасштабным картам модельных участков;
6. Построить карты на модельные участки с использованием ГИС-технологий и провести анализ карт.
В работе были использованы фондовые материалы, топографическая карта, аэрофотоснимки, авторский полевой материал, собранный в составе группы в ходе полевых исследований 2017 года, под руководством ст.н.сотрудника НИЦЭБ РАН, к.б.н. Кобелевой Н.В. В полевой период было сделано около шестисот описаний растительности и ста описаний почвенных разрезов.
При построении крупномасштабных почвенно-растительных карт была использована программа из пакета геоинформационных систем MapInfo.
Выпускная квалификационная работа состоит из пяти глав, введения, заключения, списка используемых литературных источников в количестве тридцать три.
В первой главе изложены материалы физико-географической характеристики Тазовского полуострова, взятые из литературных источников.
Во второй главе описаны объекты исследования
В третьей главе описаны методики исследования.
В четвертой главе приводятся результаты и их анализ.
Пятая глава содержит выводы о проделанной работе.
При этом, высокая степень неоднородности микро- и нанорельефа связана с криогенезом. Неоднородность почвенного покрова так же связана с дифференциацией мерзлотных форм рельефа. Криогенные условия создают особую среду обитания растений, поэтому все тундровые ландшафты характеризуются специфическим составом растительности и своеобразием её пространственного распространения.
Почвенно-растительный покров на данной территории представлен контрастными структурами: однородными и разнородными. Для территорий, где преобладает один или ограниченное количество экологических признаков, наблюдается очень большая пространственная мозаичность как почвенно-растительного покрова, так и экологических факторов. При составлении легенд к картам крупного масштаба тундровых территорий следует использовать классификацию, позволяющую отразить мозаичность, его гомогенные и гетерогенные особенности.
Вместе с тем почвенно-растительный покров тундры отличается комплексностью. Площадь почв, формирующихся в зоне вечной мерзлоты на территории России, составляет 63,5% , что определяет необходимость их последовательного и детального изучения. Мерзлота оказывает влияние на процессы обмена и перемещения вещества и энергии в почвах. Почвенный покров на данной территории образуется в результате совмещения специфических элементарных и частных почвенных физических, химических и биологических процессов, т.е.педокриогенеза. Характеризуя почвообразование в холодных гумидных областях, В.О. Таргульян отмечает: "Промерзание и мерзлое состояние почв оказывают существенное влияние на почвообразование, сильно замедляя или значительно видоизменяя химические и биохимические процессы превращения и миграции веществ и значительно сокращая активный период почвообразования". Влияние многолетней и длительной сезонной мерзлоты на свойства и режимы почв столь велико, что О.В. Макеев возводит ее в ранг субфактора почвообразования, в котором сочетаются климатические (отрицательные температуры почвенного профиля) и породные (цементация породы льдом) особенности. Не менее важным является изучение криогенных почв как в связи со значительным увеличением на них антропогенной нагрузки, так и в связи с проблемой глобальных климатических изменений.
Актуальность данной работы заключается, во-первых, с научной точки зрения изучение разнообразия структур экосистем и их динамических особенностей представляет интерес как реликтовых образований со сложным генезисом. Во-вторых, практическая значимость заключается в возможности использования данных для проектных работ в разделы проекта ОВОС (оценка воздействия на окружающую среду), выявлении территорий под песчаные и торфяные карьеры, необходимые для строительных и рекультивационных работ.
Целью работы является выявить пространственные закономерности почвенно-растительного покрова окрестности реки Нёляко-Собетъяхатарка и провести их классификацию используя структурно-динамический подход.
Для достижения данной цели решались следующие задачи:
1. Подобрать материал дистанционного зондирования, топографическую основу, фондовый материал на исследуемую территорию;
2. Выбрать модельные участки, характеризующие пространственное распределение почвенно-растительного покрова окрестности реки Неляко-Собетъяхатарка;
3. Найти дешифровочные признаки растительного покрова и составить прекарту;
4. Описать типы выделов дешифровочных признаков, используя полевой материал по изучению почвенно-растительного покрова;
5. Провести аналитическое исследование физико-химического состава почв;
6. Разработать легенды к почвенно-растительным крупномасштабным картам модельных участков;
6. Построить карты на модельные участки с использованием ГИС-технологий и провести анализ карт.
В работе были использованы фондовые материалы, топографическая карта, аэрофотоснимки, авторский полевой материал, собранный в составе группы в ходе полевых исследований 2017 года, под руководством ст.н.сотрудника НИЦЭБ РАН, к.б.н. Кобелевой Н.В. В полевой период было сделано около шестисот описаний растительности и ста описаний почвенных разрезов.
При построении крупномасштабных почвенно-растительных карт была использована программа из пакета геоинформационных систем MapInfo.
Выпускная квалификационная работа состоит из пяти глав, введения, заключения, списка используемых литературных источников в количестве тридцать три.
В первой главе изложены материалы физико-географической характеристики Тазовского полуострова, взятые из литературных источников.
Во второй главе описаны объекты исследования
В третьей главе описаны методики исследования.
В четвертой главе приводятся результаты и их анализ.
Пятая глава содержит выводы о проделанной работе.
Работа выполнена на территории Ямбургского газоконденсатного месторождения в зоне южных кустарничковых тундр Тазовскго полуострова.
Во время полевого этапа было сделано 600 геоботанических описаний, в которых отражен растительный покров, сезонно-талый слой, микрорельеф и дана характеристика почв. Были сделаны почвенные описания, в которых отражена вертикальная структура почвенного разреза, мощность каждого горизонта, их сложение и особенности. Был собран полевой материал (образцы почв и растений). На исследуемый участок было произведено дешифрирование аэрофотоснимка М 1:10000 и составлена карта типов выделов.
В послеполевом этапе по геоботаническим данным была произведена классификация растительности, построены крупномасштабные карты, по собранным автором материалам были проведены физико-химические анализы почв.
ВЫВОДЫ
1. Преобладающими типами структур на исследуемой территории являются полигонально-пятнистые лишайниковые, трещиновато-полигональные, среднебугристо-западинные, трещиновато-мочажинные типы.
2. Основными типами почв являются: подбур глееватый, торфяно-подбур глееватый, торфяно-подбур иллювиально-гумусовый, аллювиальная серогумусовая, аллювиальная торфяно-глеевая слоистая, торфяно-эутрофная.
3. Данные физико-химических характеристик почв показали, что в целом для данного региона характерны кислые почвы, с достаточно низким содержанием органического вещества, низкой и средней степенью насыщенности основаниями.
4. Модельный участок 1 отличается наличием линейно-грядового рельефа (бугры ориентированные по рельефу). Преобладающими типами структур являются обводненные территории гомогенные бугристые и среднебугристые болота. Схожие структуры встречаются на всех трех модельных участках. Преобладающими типами почв являются торфяно-эутрофные болотные. Почва торфяно-подбур иллювиально-гумусовый на этом участке встречается редко, только на территориях в комплексе со среднебугристой тундрой. В то же время данный тип почв часто можно увидеть на третьем модельном участке под лишайниковыми бугристыми сообществами.
5. Модельный участок 2 имеет более расчлененный рельеф. Водораздельная территория представлена широким спектром структур: гетерогенными лишайниковыми типами растительных сообществ с характерными для них подбурами торфяными и подбурами глееватыми. Склоновая часть к пойме представлена среднебугристыми, крупнобугристыми, плоскобугристыми болотами с багульниково-сфагновыми сообществами и болотными типами почв. Динамические изменения фитоценозов представлены рядами трехуровневой поймы: низкий, средний и высокий. Пойма низкого уровня представлена ивово-осоково-моховыми сообществами на аллювиальной серогумусовой почве. Пойма среднего уровня представлена кустарничко-осоково-разнотравными сообществами аллювиальной торфяно-глеевой слоистой почве. Пойма высокого уровня представлена осоково-кустарничковыми, пушицево-осоковыми сообществами на аллювиальной серогумусовой почве. Торфяно-подбур не встречается, торфяно-глеезем встречается только с осоково-сфагновыми группировками.
6. Водораздельные части третьего участка представлены полигонально-пятнистыми, кустарничко-лишайниковыми тундрами. Болота представлены трещиновато-полигональными, крупнобугристыми, плоскобугристыми структурами сбагульниково-ерниково-моховыми сообществами на торфяно-подбурах и торфяно-эутрофной почве. Хасырей в северной части интересен тем, что в нем представлены различные типы сообществ – лишайниковые бугры на подбурах, среднебугристые болота на торфяно-глееземах слоистых, плоскобугристые болота с торфяно-эутрофными типами почв, наличием нескольких гидролакколитов (булгуняхи) разного возраста.
7. Исследованные территории не могут быть использованы как источники песка и торфа для строительных и рекультивационных работ из-за большого количества обводненных территорий. Болота на данной территории не имеют достаточной мощности торфа, чтобы использовать его для разработки.
Во время полевого этапа было сделано 600 геоботанических описаний, в которых отражен растительный покров, сезонно-талый слой, микрорельеф и дана характеристика почв. Были сделаны почвенные описания, в которых отражена вертикальная структура почвенного разреза, мощность каждого горизонта, их сложение и особенности. Был собран полевой материал (образцы почв и растений). На исследуемый участок было произведено дешифрирование аэрофотоснимка М 1:10000 и составлена карта типов выделов.
В послеполевом этапе по геоботаническим данным была произведена классификация растительности, построены крупномасштабные карты, по собранным автором материалам были проведены физико-химические анализы почв.
ВЫВОДЫ
1. Преобладающими типами структур на исследуемой территории являются полигонально-пятнистые лишайниковые, трещиновато-полигональные, среднебугристо-западинные, трещиновато-мочажинные типы.
2. Основными типами почв являются: подбур глееватый, торфяно-подбур глееватый, торфяно-подбур иллювиально-гумусовый, аллювиальная серогумусовая, аллювиальная торфяно-глеевая слоистая, торфяно-эутрофная.
3. Данные физико-химических характеристик почв показали, что в целом для данного региона характерны кислые почвы, с достаточно низким содержанием органического вещества, низкой и средней степенью насыщенности основаниями.
4. Модельный участок 1 отличается наличием линейно-грядового рельефа (бугры ориентированные по рельефу). Преобладающими типами структур являются обводненные территории гомогенные бугристые и среднебугристые болота. Схожие структуры встречаются на всех трех модельных участках. Преобладающими типами почв являются торфяно-эутрофные болотные. Почва торфяно-подбур иллювиально-гумусовый на этом участке встречается редко, только на территориях в комплексе со среднебугристой тундрой. В то же время данный тип почв часто можно увидеть на третьем модельном участке под лишайниковыми бугристыми сообществами.
5. Модельный участок 2 имеет более расчлененный рельеф. Водораздельная территория представлена широким спектром структур: гетерогенными лишайниковыми типами растительных сообществ с характерными для них подбурами торфяными и подбурами глееватыми. Склоновая часть к пойме представлена среднебугристыми, крупнобугристыми, плоскобугристыми болотами с багульниково-сфагновыми сообществами и болотными типами почв. Динамические изменения фитоценозов представлены рядами трехуровневой поймы: низкий, средний и высокий. Пойма низкого уровня представлена ивово-осоково-моховыми сообществами на аллювиальной серогумусовой почве. Пойма среднего уровня представлена кустарничко-осоково-разнотравными сообществами аллювиальной торфяно-глеевой слоистой почве. Пойма высокого уровня представлена осоково-кустарничковыми, пушицево-осоковыми сообществами на аллювиальной серогумусовой почве. Торфяно-подбур не встречается, торфяно-глеезем встречается только с осоково-сфагновыми группировками.
6. Водораздельные части третьего участка представлены полигонально-пятнистыми, кустарничко-лишайниковыми тундрами. Болота представлены трещиновато-полигональными, крупнобугристыми, плоскобугристыми структурами сбагульниково-ерниково-моховыми сообществами на торфяно-подбурах и торфяно-эутрофной почве. Хасырей в северной части интересен тем, что в нем представлены различные типы сообществ – лишайниковые бугры на подбурах, среднебугристые болота на торфяно-глееземах слоистых, плоскобугристые болота с торфяно-эутрофными типами почв, наличием нескольких гидролакколитов (булгуняхи) разного возраста.
7. Исследованные территории не могут быть использованы как источники песка и торфа для строительных и рекультивационных работ из-за большого количества обводненных территорий. Болота на данной территории не имеют достаточной мощности торфа, чтобы использовать его для разработки.